基于FWD弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法及耐久性评估

层间黏结接触状态是决定沥青路面多层复合结构整体性的关键因素之一,层间状态的改变会显著的影响各结构层的力学响应。应用落锤式弯沉仪(falling weight deflectormeter,FWD)无损检测技术研究基于弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法。依托京沪高速公路改扩建工程,建立路面结构三维动力有限元模型,分析不同基-面层间接触状态下各类FWD弯沉盆参数与基层、面层应力的相关性排序,构建综合反映基-面层受力特性的FWD弯沉盆指标DD_(1)/DD_(2)(DD_(1)=D_(0)-D_(20),DD_(2)=D_(20)-D_(60),其中D_(0)、D_(20)和D_(60)分别代表距离荷载中心处0、20、60 cm的弯沉值),回归分析表明:其与基-面层层间摩擦系数具有良好的乘幂关系;进而结合现场芯样的疲劳方程和有限元模拟分析结果,推导出在满足沥青面层使用期寿命的前提下层间摩擦系数的最低要求,在此基础上对既有路面耐久性进行评估,结果与实际吻合。本文方法为后续基于FWD推算层间摩擦系数、评估路面疲劳耐久性提供了新的途径和理论依据。

基于多层网络的系统辨证脉学诊断模式探析

中医脉诊能够较为客观、全面地反映人体常变概况,但需要建立一个客观化、逻辑化的诊断模式。将多层网络的概念迁移至脉象与疾病的关系中,通过输入提取25对脉象要素节点构建时空脉象网络,在中医学知识体系指导下对节点建立连边,提取出病因层、体质个性层、心理状态层、功能失调层及结构紊乱层,最终输出对患者一般情况、病因病机及疾病演化过程的认识,从而指导临证辨治,形成以系统辨证脉学脉象要素网络为主导的疾病诊断模式。

基于大豆冠层状态变化的变量施药系统设计与试验

传统的变压力式施药系统只进行基于植保机械行进速度的一次变量控制施药,在农药喷施过程中将农田作物冠层状态看作不变值,忽略叶片随时段的迁移发生的面积和倾角变化,未能把叶倾角作为参数在控制系统中体现,同时参与系统喷药控制。传统施药实践表明,在对大豆等叶运动(趋光运动)能力较强的作物进行大田施药时,传统的变量施药方法会使农药利用率与植保效果无法兼顾。针对以上问题,在传统压力式变量施药技术基础上,根据作物叶面积指数以及叶片倾角随时间的周期性变化规律,构建不同叶倾角叶片三维模型,把大豆叶片的叶倾角的值作为的一个参数,添加到二次变压力施药的控制系统中,运用CFD技术进行喷雾流场仿真建模,以增加不同叶倾角作物的表面雾滴沉积率为目的,在不同压力与流量下对不同叶倾角叶片进行的喷雾仿真试验,通过液相体积数分析,找出有效的喷雾压力和流量,以及变量施药系统二次控制的压力与雾滴沉积率的关系。基于仿真试验结果,设计了新型变压力式变量施药系统。根据叶片叶倾角对应的时段采用的喷药压力和流量,在6∶00-10∶00时段进行大田变量喷雾试验。试验结果表明:大豆叶片雾滴覆盖率全程处于30%~40%之间,满足植保喷雾效果,有效避免了传统施药过程中的农药浪费。

基面层间接触状态对沥青路面车辙影响的室内试验分析

车辙是沥青路面主要的破坏形式之一,针对沥青路面车辙影响因素,通过在基面层间设置不同阻隔面积的方式模拟不同层间接触状态,进行室内车辙试验,分析了基面层间接触状态变化对沥青路面车辙的影响。研究结果表明:随着层间阻隔面积的增大,车辙深度和车辙发展速率逐渐增大,动稳定度呈非线性减小趋势;层间完全阻隔情况下的车辙深度较未设阻隔情况增大了77%,动稳定度减小了65%,层间完全阻隔情况下的车辙发展速率是未设阻隔情况的2.36倍,层间接触对沥青路面抗车辙能力有较大影响。因此,在沥青路面设计和施工过程中,层间接触状态不容忽视,保证层间良好的接触会提高沥青路面抗车辙能力,延缓车辙病害的发展,从而提高道路使用寿命。

基于谱元法考虑层间接触状态的Rayleigh波频散特征正演计算

为了提升Rayleigh波应用于成层土基勘探的精细化水平,本文基于谱元法原理,通过Goodman模型和Matsui层间滑移系数建立了可考虑层间不同接触状态的Rayleigh波理论频散方程。针对典型土基成层结构,运用谱元法和快速矢量传递解析法对比计算了层间完全连续状态下土基的Rayleigh波多阶模态频散曲线,结果显示谱元法计算结果与解析法相应结果之间的平均相对误差在0.3%以下,具有较高的计算精度。在此基础上,通过改变层间接触状态和敏感性分析,揭示了层间接触状态对Rayleigh波基阶频散特征的影响。最后,结合速度-应力有限差分数值计算,验证了谱元法计算层间不同接触状态下R波频散特征的可靠性。

旧水泥混凝土路面沥青铺装层反射裂缝疲劳断裂分析

针对旧水泥混凝土路面沥青铺装层容易产生反射裂缝的特点,采用断裂力学理论,建立了5层体系平面应变模型,对各种荷载作用下不同层间结合状态和路面结构参数的应力强度因子进行了计算分析,并对常用防止反射裂缝措施进行了效果比较。结果表明:层间粘结状态对裂缝扩展的影响较大,土工格栅的防止反射裂缝效果相对较好。

考虑层间状态的沥青路面温度与荷载耦合行为分析

沥青路面是典型的层状体系,层间黏结状态的好差直接影响到路面的使用性能。采用三维非线性有限元软件ABAOUS,同时考虑沥青混合料的劲度模量随温度变化的特性,数值模拟计算了沥青路面在不同温度场状况下分别与水平及竖向荷载耦合作用的关键力学响应,分析各响应指标随层间接触状态变化的特性。研究结果表明:由于接触模型作用机理的不同,其关键力学指标响应要比连续模型下的大;除路表竖向变形大小几乎与层间接触状态无关外,其他指标在低温状况下,层间接触条件变化对其影响较小,而在高温状况下,特别当层间接触摩擦系数μ<0.6时影响很大,尤其对基层、底基层的最大拉应力及面层的最大剪应力影响显著。研究成果为科学解释沥青路面在不同环境温度与车辆荷载综合作用下的破损特征与行为机理提供了有力依据,为改善层间黏结条件有利于提高路面整体性能提供了理论支撑。

路面结构层间结合状态的研究

我国现行的柔性路面结构设计方法是以多层弹性体理论解为基础,其层间假设为两种极端情况:完全连续和完全光滑。本文引用古德曼(Goodman)层间结合力学模型来描述多层柔性路面结构层间的半结合状态,并基于这种力学模型给出了求解半结合N层弹性体应力、位移理论解的边界条件。文中计算分析了层间粘结系数K对路面结构受力状态的影响,提出了抗剪强度和粘结系数的实验室实测结果;分析了各种因素对粘结系数的影响,提出了可用于柔性路面结构设计的粘结系数取值方法。

沥青路面基-面层间结合状态对路面应力响应的影响分析

为研究基层与面层间结合状态的失效对沥青路面内部结构应力响应和路面结构使用寿命产生的不利影响,采用BISAR3.0计算软件对不同基-面层间结合状态下沥青路面基-面层间的正应力、剪应力和相对位移突变进行分析。结果表明,基-面层间结合状态的缺失将直接导致层底拉应力和基-面间最大剪应力的大幅突变,且极有可能引起层间相对累积滑移;基-面层间不同计算点位处应力突变对层间接触状态的敏感程度有所差异,其中越靠近车轮作用中心位置,层间结合状态对应力突变的影响越大;层间滑移随着粘结作用的不断失效而增长,且其失效程度越高,相应其滑移累积越快,当层间结合状态简化柔量系数ALK>18时,基-面层间相对位移出现迅速增长。

考虑层间状态的沥青面层动应变疲劳数值分析

为确定沥青层疲劳寿命与层间接触状态、温度和轴载荷等因素之间的关系,运用ABAQUS有限元软件,建立了考虑层间状态的沥青路面结构数值计算模型,分析了这些因素对沥青层底动应变的影响规律;通过引入常用的沥青路面疲劳寿命模型,构建了适用于半刚性沥青路面的沥青层或超薄路面的沥青层在多因素作用下的疲劳方程一般表达式,确立了沥青层疲劳寿命与各影响因素间的作用关系及其最不利点位.研究结果表明:层间结合系数、温度、轴载荷均对沥青面层疲劳寿命具有明显影响,且分析点位不同,影响程度不同;加强层间粘结能显著提高沥青面层疲劳寿命,在最不利分析点位处,当层间结合系数由0.5增大到0.7时,疲劳寿命提高13.6倍.

沥青路面层间接触状态研究进展

沥青路面层间接触状态不仅对道路结构力学响应影响显著,而且也是路面结构力学行为研究的瓶颈。为促进路面力学研究的发展,系统梳理了沥青路面层间接触学术研究现状、热点前沿、存在问题及发展前景,对不同情况下层间接触状态分析及层间接触状态的保持进行分析。首先总结了基于试验方法和数值模拟手段的层间接触研究方法并进行统计分析,重点介绍国内外有关层间接触经典试验方法及其表征指标;其次针对层间接触的表征进行综述,重点就目前应用最广泛的7种层间接触的表征方式进行分析,并就各种表征的优缺点进行详细剖析;最后结合沥青路面层间接触发展动向,提出了展望,以期为复杂条件影响下的道路结构力学行为的学术研究提供新的视角和基础资料。

基—面层间粘结状态对沥青路面车辙的影响

通过有限元软件模拟基-面层间局部不同粘结状态的沥青路面结构,计算分析了路面处于弹性阶段时荷载作用下的力学响应,结果表明:在车辆荷载作用下,由于基-面层间出现局部完全滑动,路面各面层底最大主拉应变都有增大,最大剪应变以表、中面层底变化明显,竖向压应变以越靠近粘结状态变化区越大;车轮制动,竖向荷载与水平荷载的联合作用加大了路面结构的变形。在此基础上,进行了室内车辙试验,较好地验证了,由于结构层间局部粘结失效,会导致沥青路面出现车辙。

沥青路面层间结合状态试验与评价方法研究

近年来沥青路面的层间结合问题越来越受到人们的关注,目前我国现行的沥青路面设计规范中假定路面结构层间为完全连续的接触状态这与实际是不相符的,因此,以此为切入点在已有研究的基础上结合试验验证应用层间粘结系数来表征路面层间结合状态的改变,并充分论证其可行性.此外针对现今路面典型结构,建立不同试验组合对层间粘结系数值进行测定,并根据试验结果结合理论分析为现行规范半刚性基层沥青路面按层间完全连续验算设计指标时提出了修正范围.

层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响

针对桥面铺装混凝土调平层和沥青铺装层层间接触状态复杂的问题,运用ANSYS有限元分析软件,建立了更符合实际的后轴双轮组轮胎模型,以目前我国常用的空心板梁桥为研究对象,分析了摩擦、完全黏结、绑定和完全粗糙等多种接触状态下铺装结构的应力响应.计算结果表明:车辆荷载并不是均布荷载,其压力峰值随胎压和轴重的变化而变化;混凝土调平层与沥青铺装层间的接触状态对铺装结构受力影响显著;4种接触状态中,黏结接触状态下的铺装结构受力最优,当层间黏结不足时,层间接触更接近假设的"绑定"接触状态.

半刚性基层沥青路面层间界面力学特性与黏结状态的试验研究

为了评价不同层间处理工艺的层间黏结效果及定量地评价重复荷载作用下的层间黏结状态,对试件做层间拉毛和洒布透层油处理,并与层间不做处理的试件进行对比.通过恒高度重复剪切试验分析了不同处理工艺、不同荷载作用次数下的层间界面力学响应规律,并采用层间黏结系数Ks作为层间黏结性能的评价指标.试验结果表明,相同荷载作用次数下,层间拉毛处理试件的层间剪应力和层间相对位移最小,剪切回弹模量最大,疲劳寿命为584次,层间黏结效果最好,但仍然处于半连续与半滑动状态;另外,对层间完全连续状态下的重复剪切试验进行了有限元模拟,得出了层间拉毛、洒布透层油、不做处理试件的层间黏结百分率分别为71.5%,54%,45%.

基层层间状态对沥青路面荷载应力与疲劳性能的影响

基层间接触不良是导致半刚性基层路面早期损坏的重要原因之一。为分析半刚性基层间粘结状态对沥青路面疲劳性能的影响,从弹性层状体系理论出发,利用BISAR3.0程序中剪切弹性柔量AK表征双层半刚性基层的层间粘结状态,分析沥青路面弯沉、层底拉应力和剪应力随AK的变化规律;研究半刚性基层层间粘结状态对路面结构疲劳性能的影响。结果表明:不良的基层间接触状态会使接触状态迅速恶化,并降低基层的疲劳寿命。水稳基层间状态良好时,上面层不会首先疲劳开裂,而疲劳破坏会从下基层向上发展传递;但是水稳基层间状态很差时,疲劳破坏首先发生在上基层。与基层层间完全光滑状态相比,完全连续状态下上基层底最大拉应力增大5.7倍,上基层底最大剪应力增幅最大为31%。

多层智能状态空间建模方法的研究及其应用

阐明了"多层智能状态空间"建模方法的研究现状,针对复杂大系统建模中的不确定性与不确知性,尤其是人为主观造成的模糊性与采样数据随机性并存的问题,结合云模型的相关理论和方法设计了"多层智能状态空间"建模方法,给出了模型构建的完整约束及智能信息处理方案。最后将该方法用于我国能源系统分析研究中,构建了多层能源系统分析模型,给出了模型的求解方法,建立仿真实验平台进行实验比对分析,取得了较好的结果,证明了该方法的简单性和有效性。

旧沥青路面加铺层结构层间工作状态研究

为有效抑制旧沥青路面加铺层结构的层间破坏,建立有限元模型,通过分析水平荷载、加铺层厚度与模量、旧路当量回弹模量、旧路横向开裂等因素对旧沥青路面与加铺层结构层间内力影响规律,进而确定了不同水平摩擦系数对应的旧沥青路面与加铺层结构层间剪应力范围,以及不同加铺层厚度的层间压应力范围,建议在加铺层结构及层间材料设计时取最不利状态的层间内力.研究结论对沥青路面加铺层结构设计及层间材料技术指标要求具有参考价值.

弹性地基上双层板板间结合状态的影响

根据克希霍夫薄板理论,分析了轴对称垂直荷载作用下弹性地基上双层板板间结合状态及中性面位置对板受力状态的影响。研究结果表明:结合式双层板的中性面位置对其受力特性有重要影响;双层板的板间结合状态由完全光滑变为完全连续时,板的抗变形能力增强;结合式双层板的板弯刚度较分离式双层板的板弯刚度要大,当结合式双层板的中性面位于两板的接触面上时,其板弯刚度达到最大,可为水泥混凝土路面设计提供一些理论参考。

刚性层深度及层间接触状态对FWD动载响应及反算结果的影响

基于弹性动力学平衡方程,进行Laplace、Hankel联合积分变换,利用传递矩阵的方法,可得任一深度处应力位移与表面应力位移关系。讨论了FWD动荷载形式下下卧刚性层埋深及层间接触状态对表面弯沉的影响。计算结果表明,下卧刚性层的埋深变化对动弯沉盆的形状影响不大,但对数值大小影响明显,下卧刚性层埋深较浅时,面层与土基模量反算结果明显偏大,基层反算结果却显著偏小。层间接触较差时,路面各结构层的反算模量都显著偏小。因此建议模量反算之前,首先对刚性层深度及层间接触状态进行分析,避免对反算模量结果造成很大影响。